JPS6148689B2 - - Google Patents

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JPS6148689B2
JPS6148689B2 JP54037186A JP3718679A JPS6148689B2 JP S6148689 B2 JPS6148689 B2 JP S6148689B2 JP 54037186 A JP54037186 A JP 54037186A JP 3718679 A JP3718679 A JP 3718679A JP S6148689 B2 JPS6148689 B2 JP S6148689B2
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JP
Japan
Prior art keywords
acousto
crystal
optic device
optic
diffraction
Prior art date
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Expired
Application number
JP54037186A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS54136358A (en
Inventor
Baruta Chesutomiiru
Chiteirokii Yuiri
Mikairona Shiruesutoroa Iraida
Furadeimiroichi Pisareusukyu Yuryu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Czech Academy of Sciences CAS
Original Assignee
Czech Academy of Sciences CAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Czech Academy of Sciences CAS filed Critical Czech Academy of Sciences CAS
Publication of JPS54136358A publication Critical patent/JPS54136358A/ja
Publication of JPS6148689B2 publication Critical patent/JPS6148689B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009Materials therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に光線の偏向および情報処理に適す
る音響光学装置に関する。その作動は一価のハロ
ゲン化水銀の単結晶の光学的異方性媒体内におけ
る音響波上での回折を利用する。
光線の偏向および光学情報処理のためにこれま
で用いられてきた既存の音響光学装置は適当な音
響光学媒体内において圧電変換器によつて誘導さ
れる音響波による光波の回折の原理にもとづいて
作動する。音響波の周波数を変えると光線の偏向
角が変わり、また音響波の振幅を変えると偏向光
線の強さが制御される。音響波による回折はまた
光波の偏光の変化を生ずることができる。光線を
偏向させるのに使用する装置すなわち偏向器や情
報処理に使用する装置への応用の点で音響光学装
置の最も重要なパラメータは回折効率すなわち偏
向光線および入射光線の強さの比、ならびに装置
の時定数τと周波帯の幅Δfの積である。この周
波帯幅は一方では圧電変換器の電気的および音響
的特性によつて決まり、また他方では音響波およ
び光波の相互作用周波数帯域幅によつて決まる。
極端に大きな音響光学的相互作用周波数帯域帯は
光学的異方性媒体内において、偏向光線の偏光が
変化するいわゆる異常回折を利用して得ることが
できる。光学的に単軸の媒体においては横音響波
は一般に光軸に平行または直角な方向へ導入さ
れ、一方、入射光線の方向は偏向光線が光軸と直
角に現われる如く選ばれる。
従来知られている結晶型式を用いた場合、上述
した構成ではギガヘルツ帯域におけるかなり高い
音響周波数をもたらし且つ回折効率は低い。
パラテルライト(Paratellurite)すなわち二酸
化テルルTeO2の結晶においては、光の偏光面の
強い回転を利用して異常回折および高回折効率を
伴つた音響光学装置を構成できる。かかる音響光
学装置の作動周波数は使用する光の波長に依存す
る数十メガヘルツの範囲内の避較的低いものであ
る。しかしこの場合に入射光はほぼ円偏光を有さ
なければならない。
回転させた二酸化テルル結晶における異常回折
を利用する音響光学偏向器も既に公表されてい
る。二酸化テルル結晶内では音響波は〔110〕軸
線から(110)平面内において6゜傾いた方向
へ〔110〕方向の振動を伴つて伝播する。この
構成は実用上高い効率の相互作用を維持し且つ高
周波数帯域の中央における回折効率の低減を除去
する。この偏向器の欠点は音響波の群速度方向が
波面法線から大きな角度、名目上は51.3゜の傾き
をなすことである。この結果、この偏向器の構成
には極めて大きな結晶体積が要求される。一方、
二酸化テルル結晶から作られた偏向器は5μm以
上の赤外スペクトル領域では使用することができ
ない。もう1つの欠点は所要の寸法および品質の
二酸化テルルの単結晶がかなり高価なことであ
る。更に、二酸化テルルから作られる音響光学装
置の別の欠点として、縦波による回折の場合の回
折効率を決める音響光学性能指数M2が横波によ
る回折の場合の値の1/30であることが挙げられ
る。
また、一価のハロゲン化水銀の単結晶から作つ
た音響光学装置がドブルツハンスキー他のソ連国
発明者証第170007号により公表されている。この
単結晶は縦波および横波の双方に対し高い値の音
響光学性能指数M2を有し、且つ5μmより大き
い波長の赤外スペクトル領域においても放射を伝
達する。この装置の欠点は、音響波の小さい伝播
速度の故に、非常に小さな寸法の圧電変換器を使
用した場合のみ十分な周波数帯域幅を得ることが
でき、このため変換器によつて発生される音響出
力密度に係る要件が非常に厳しいことである。一
価のハロゲン化水銀の単結晶から作られた2つの
音響光学装置がシー・バルタ他により公表されて
いる。その第一の装置は変則的な回折機構にもと
づいて作動し、5μmより大きな波長の赤外線放
射用にも使用でき、また縦波ならびに横波による
有効な回折を利用できる。しかしながらこの装置
では周波数帯域の中心における回折効率の低下を
生ずる第二回折位置への変則回折が除去されな
い。第二の音響光学装置は周波数帯域中心におけ
る回折効率の低下を避けられるが、装置の速度を
数倍も増大させる可能性を与える縦音波による回
折を利用することができない。
本発明は以上のような欠点を解消する音響光学
装置を提供することを目的とし、その要旨は以下
の如くである。単独または混合した一価のハロゲ
ン化水銀の第一面を結晶方向〔110〕から結晶方
向〔110〕と中心として0.5゜〜20゜の値の角
度だけ傾いた方向〔A〕と直角になし、それまで
は方向〔110〕と平行であつた結晶の稜を方向
〔A〕へ延在させてある。また単結晶を結晶方向
〔110〕から方向〔A〕を中心として0.5゜から
15゜の値の角度だけ回転させ、それまでは方向
〔110〕に平行であつた結晶稜を方向〔B〕へ
延在させてある。このようにして得られた平行六
面体の第一面は方向〔A〕に直角であり、且つ他
の2つの対向面は両面共に〔A〕および〔B〕の
両方向に同時に平行である。音響波源は平行六面
体の第一面に接続させる。他の2つの対向面は光
波の入射および出射のために研摩してある。
本発明による音響光学装置の利点は特に、一価
のハロゲン化水銀結晶の高い音響光学性能指数値
M2および高い光学的かつ弾性的異方性を同時に
利用できることから音響光学装置の複数のパラメ
ータをかなり改善できることにある。
本発明による音響光学装置の利点はまた、低速
の横音響波を使用することにより、二酸化テルル
を基礎とした装置で取り扱えるものよりも長い持
続時間の信号を取り扱うことができる点である。
本発明の音響光学装置のもう1つの利点は、従
来公知の他のパラメータの匹敵する音響光学装置
に比べて結晶寸法が小さくて済むことである。
ソ連発明者証第170007号にもとづく一価のハロ
ゲン化水銀から作られた音響光学装置と比較した
場合の本発明の音響光学装置の利点は所与の結晶
の光学的異方性の利用にあり、従つて本発明の音
響光学装置は変則回折機構にもとづいて作動す
る。この変則回折機構は他の全てのパラメータを
維持したままで、音響波および光波の相互作用波
長を数倍も増大させて高周波数の電気的励起の入
力を低減させること、あるいは同じ波長および入
力において装置の周波数帯域幅を増大すること、
あるいはまた周波数帯域幅および波長の双方を増
大することを可能とする。
前述のシー・バルタによる第一の音響光学装置
と比較した場合の本発明による音響光学装置の利
点は、他の全てのパラメータを維持したままで周
波数帯域幅の中心における回折効率の低下を排除
することである。シー・バルタによる第二の音響
光学装置と比較した場合の本発明の音響光学装置
の利点は縦音響波上での回折を利用し得る点にあ
り、これは装置の作動速度の高速比をもたらす。
傾き角α=15゜,β=7゜45′の塩化第一水銀の
単結晶からなり、長さL=0.6mmの変換器を用い
横波にて作動する音響光学装置は100メガヘルツ
に等しい音響光学的相互作用帯域幅を有する。そ
れよりずつと厚い変換器を用いた場合であつても
縦波による回折に対しては同様の周波数帯域幅を
得ることができる。ソ連国発明者証第170007号に
よる構成と比較し、本発明の構成は必要電気入力
の大きさを1桁減少させ、且つ変換器により生ず
る出力密度の大きさを2桁減少させる。シー・バ
ルタによる第一の音響光学装置と比較して周波数
帯域中心における回折効率の低下が避けられ、ま
たシー・バルタによる第二の音響光学装置に対し
て本発明の音響光学装置は縦音波でも作動可能で
ある。
以下、本発明につき添付図面を参照し実施例に
もとづいて詳述する。図は本発明による音響光学
装置の構成を略示しており、以下に3つの例を挙
げて説明する。
〔例 1〕 本発明による音響光学装置は塩化第一水銀の単
結晶1からなり、それの第一面2は結晶方向
〔110〕から結晶方向〔110〕を中心に角度α=
4゜だけ傾いた方向〔A〕に垂直であり、それま
では〔110〕方向と平行であつた結晶稜が方向
〔A〕を向いている。同時にまた単結晶1は結晶
方向〔110〕から方向〔A〕を中心に角度β=
2゜だけ傾いていて、それまでは〔110〕方向
と平行であつた結晶稜が方向〔B〕を向いてい
る。このように形成した平行六面体の第一面2は
〔A〕方向に直角であり、また他の対向面3,
3′は方向〔A〕,〔B〕の双方と同時に平行であ
る。
単結晶1の第一面2には音響波源4を設けてあ
る。この音響波源4はニオブ酸リチウム
(LiNbO3)、ヨー素酸リチウム(LiIO3)、タンタ
ル酸リチウム(LiTaO3)、二酸化シリコン
(SiO2)等に類似の研摩した圧電単結晶から例え
ばプレート形に形成され、それの厚さは発生する
超音波の周波数に依存し且つ結晶指向は圧電変換
器により発生される波の種類によつて決められ
る。単結晶の研摩プレートには電極7,7′を設
けてある。
上述の音響波源4はまた溶融石英のような音響
波減衰の低い材料からなるプレートとプリズムと
の結合組織体の形状としても良い。この場合にプ
リズムは単結晶の頂部に例えばエポキシ樹脂で固
着される。プリズムの上にはハロゲン化水銀の単
結晶のような圧電材料からなるプレートが載置さ
れる。音響波源4が単なるプレートである場合に
は底面は金メツキされる。
一方、対向面3,3′は光波の入射5および出
射5′,5″のために研摩してある。それ以外の面
を研摩することは必要ないが、それが有利な場合
もある。また、単結晶1の全ての面が相互に直角
である必要はない。
音響波源4により発生された音響波6は単結晶
1内を伝播し、光波5と相互作用する。この相互
作用の結果、入射光5は相互作用がない場合の出
射方向5′から出射方向5″へと偏光される。偏向
角は音響波の周波数に依存する。
〔例 2〕 構成は〔例1〕と同様であるが、臭化第一水銀
の単結晶から構成し、傾き角度をα=20゜,β=
0.5゜とする。
〔例 3〕 構成は〔例1〕と同様であるが、ヨー化第一水
銀の単結晶から構成し、傾き角度をα=0.5゜,
β=15゜とする。
本発明による音響光学装置は情報記憶システ
ム、大表面レーザーデイスプレー、ホログラフイ
ツクメモリー、情報の光学的処理すなわち信号圧
縮、ろ過および相関のためのシステム等において
光線を偏向するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
本図は本発明による音響光学装置の構成に略示
図である。 図において、1は単結晶、2は第一面、3,
3′は対向面、4は音響波源、5は光波、6は音
響波、7は電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 単独または混合した一価のハロゲン化水銀の
    単結晶を用いた音響光学装置において、単結晶1
    の第一面2を結晶方向〔110〕から結晶方向〔1
    10〕を中心に0.5゜〜20゜の値の角度αだけ傾
    いた方向〔A〕に対し直角となし、それまで
    〔110〕方向に平行であつた結晶稜を〔A〕方向へ
    向けさせ、同時にまた単結晶1を結晶方向〔11
    0〕から結晶方向〔A〕を中心に0.5゜〜15゜の
    値の角度βだけ回転させ、それまで〔110〕方
    向に平行であつた結晶稜を〔B〕方向へ向けさ
    せ、他の2つの対向面3,3′を〔A〕方向およ
    び〔B〕方向の双方に同時に平行ならしめ、この
    ようにして形成した平行六面体の第一面2に音響
    波6の音波源4を設け、そして前記対向面3,
    3′の光波の入射5および出射5,5″のために研
    摩したことを特徴とする音響光学装置。
JP3718679A 1978-04-01 1979-03-30 Acoustic optical device Granted JPS54136358A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS782106A CS200657B1 (en) 1978-04-01 1978-04-01 Acoustic-optical unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54136358A JPS54136358A (en) 1979-10-23
JPS6148689B2 true JPS6148689B2 (ja) 1986-10-25

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ID=5357208

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3718679A Granted JPS54136358A (en) 1978-04-01 1979-03-30 Acoustic optical device

Country Status (7)

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US (1) US4232952A (ja)
JP (1) JPS54136358A (ja)
CS (1) CS200657B1 (ja)
DE (1) DE2913125A1 (ja)
FR (1) FR2421403A1 (ja)
GB (1) GB2017954B (ja)
NL (1) NL7901834A (ja)

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